Sistemas de Excitación de Máquinas Sincrónicas - Ingeniería Eléctrica

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y
APLICADAS
INGENIERIA ELÉCTRICA
DINÁMICA DE MAQUINAS
OCTAVO “B”
INTEGRANTES:
En generadores
Para un sistema de potencia interconectado cada generador posee:
• Regulador automático de velocidad (LFC o RAV)como lazo de control de
potencia activa – Frecuencia
• Regulador automático de tensión (AVR o RAT), como lazo de control de potencia
reactiva – tensión (QV)
Introducción
La excitación de los generadores trifásicos se
produce mediante corriente continua que recorre el
circuito de las bobinas inductoras del rotor, es decir
poseen una gran velocidad de respuesta.
En resumen es el mantenimiento de la tensión en el
entrehierro y mantenimiento de la tensión en los
bornes del alternador
SISTEMA DE EXCITACIÓN DE LA MÁQUINA
SINCRÓNICA
Función básica:
Funciones de control :
Funciones de
protección:
Provee
corriente
continua
al
arrollamiento de campo (Ifd) de la
máquina sincrónica (generador).
• Control de tensión en terminales
del generador.
• Control de flujo de potencia
reactiva.
• Mejorar la estabilidad del sistema
de potencia.
Control de límites de capacidad de la
máquina sincrónica, del sistema de
excitación y de otros equipamientos.
Requerimientos al sistema de excitación
Los requerimientos del desempeño al sistema de
excitación están determinados por:
Consideraciones
del generador:
El sistema de excitación debe responder
a perturbaciones transitorias
Consideraciones
del sistema de
potencia:
Requisitos para
satisfacer
este
requerimiento:
El sistema de excitación debe contribuir
al efectivo control de la tensión y a
mejorar la estabilidad transitoria del
sistema.
• Satisfacer el criterio de velocidad de
respuesta
• Proveer límites y protección para
prevenir daños propios
• Satisfacer requerimientos de una
operación flexible.
• Satisfacer
una
deseable
disponibilidad y confiabilidad, con la
incorporación de funciones de
detección y aislación de fallas
internas.
Elementos de un sistema de excitación
Tipos de sistemas de excitación
• Sistema de excitación rotativo de corriente
continua.
• Sistema de corriente rotativo de excitación alterna.
• Sistema de excitación estático.
Potencia de excitación: del orden de 2. a 3.5 kW / MVA de potencia
nominal.
Sistema de excitación rotativo de corriente
continua (DC)
• Utiliza generadores de continua (excitatriz) como
fuente de la potencia de excitación.
• Provee la corriente del rotor 𝐼𝑓𝑑 a través de anillos
rozantes.
• La excitatriz es impulsada por un motor o por el eje
del generador.
• La excitatriz puede ser autoexcitada o con
excitación separada.
• Con excitatriz autoexcitada la salida de la excitatriz
provee su propia tensión de campo.
• Los reguladores de tensión de esta tecnología
utilizan desde reóstatos hasta varias etapas de
amplificación magnética o rotativa.
Sistema de excitación rotativo
de corriente alterna AC
La excitación de esta categoría utiliza alternadores (maquinas AC) como
fuentes para la excitación del generador de poder.
• Generalmente, el excitador esta montado sobre el mismo eje de la
turbina del generador.
• La salida AC del excitador es rectificada por rectificadores controlados
o no controlados, la que produce la corriente continua necesaria para el
campo del generador.
• Los rectificadores pueden ser estacionarios o rotacionales.
• Los primeros sistemas de excitación AC usaron una combinación de
amplificadores magnéticos y rotacionales como reguladores.
Sistemas de excitación AC con rectificación
estacionaria.
• Cuando se usa rectificadores controlados, el regulador
controla directamente el voltaje de salida DC del excitador.
• Cuando se utiliza un rectificador no controlado, el regulador
controla el campo de la excitatriz, con lo cual se controla la
tensión de excitación.
• La excitatriz AC es impulsada por el eje del generador.
• La excitatriz AC es autoexcitada y utiliza un regulador de
tensión independiente para mantener su tensión de salida.
• El regulador de tensión controla el ángulo de disparo de
tiristores.
Tiene dos modos independientes de regulación:
• El regulador AC para mantener automáticamente la tensión
en terminales del generador en el valor deseado.
• El regulador DC o control manual para mantener constante la
tensión de campo del generador, en situaciones de falla o
deshabilitación del regulador AC.
Sistemas de excitación AC con rectificación rotativa.
Con este tipo de rectificación los anillos rozantes y escobillas son
eliminados, y la salida DC alimenta directamente al campo del generador
• la armadura del excitador AC y el rectificador de
diodos rotan con el campo del generador
• Un pequeño excitador piloto AC, con un rotor de
imán permanente, rota con la armadura y el
rectificador de diodos.
• La salida del rectificador del estator del excitador
piloto energiza el campo estacionario del excitador
AC
• El regulador de voltaje controla el campo del
excitador AC, el cual controla el giro del campo
del campo del generador principal.
• Se evitan los problemas que se presentan en las
escobillas cuando se proveen altas corrientes de
campo al generador.
Sistemas de excitación estáticos.
• Todos los componentes son estáticos o
estacionarios (no rotan).
• Los rectificadores estáticos proveen la corriente de
excitación directamente al campo del generador
con anillos rozantes, actualmente con mayores
posibilidades de mantenimiento.
• La fuente de potencia de los rectificadores es el
generador (o la barra de servicios auxiliares) a
través de un transformador de rebaje que lleva la
tensión al nivel adecuado, en algunos casos toma
la tensión de arrollamientos auxiliares del generador
Sistema de fuente de potencial y
rectificador controlado
En este sistema, la excitación del generador es abastecida a través de un
transformador (exciter transformer) desde los terminales del generador o la
estación auxiliar, y esta regulada por un control del rectificador
• La máxima tensión de excitación depende de la
tensión de entrada, en condiciones de falla con
disminución de tensión en bornes, la tensión de
techo se reduce (➠ limitación). Que se compensa
con su muy rápida respuesta y capacidad para
forzar el campo
• Mantenimiento sencillo y poco costoso.
• En generadores conectados a sistemas de
potencia funcionan satisfactoriamente.
Sistemas de excitación estáticos a
rectificador con fuente compuesta.
La potencia para el SCE en este caso esta formada por la
utilización de la corriente y el voltaje del generador principal.
• Este puede ser ejecutada por medio de un
transformador de potencial (TP) y un transformador de
corriente con núcleo saturable (TC)
• El regulador controla la salida del excitador a través del
control de saturación del transformador en la
excitación.
• El regulador controla la salida del excitador a través del
control de saturación del transformador en la
excitación.
• Cuando el generador esta en vacío, la corriente por la
armadura es cero y la fuente de potencial abastece
completamente a la excitación del generador.
• En condiciones de carga parte de la potencia de
excitación se obtiene de la corriente de carga del
generador.
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN